異常ｍＲＮＡ分子内切断機構におけるＥ３ユビキチンライゲースＨｅｌ２の機能解析

• Project/Area Number: 14J03919
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 池内 健 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 翻訳 / リボソーム / mRNA / ユビキチン / 品質管理機構 / 新生鎖 / RNA / ユビキチン化 / タンパク質品質管理機構 / mRNA品質管理機構

Outline of Annual Research Achievements

遺伝子発現過程における、翻訳伸長反応の停滞に起因するmRNA品質管理機構No-go decay (NGD)およびタンパク質品質管理機構Ribosome-associated quality control (RQC)の機構解明を目的としてE3ユビキチン化酵素Hel2に着目して研究を行なった。
本研究において、Hel2がNGD機構の初期段階にあたる「mRNA分子内切断」に必須であることを明らかにした。また、E2ユビキチン結合酵素と相互作用するHel2のRING-fingerドメインがNGD機構の惹起に必須であることを明らかにした。
Hel2の機能を明らかにするためユビキチン化標的基質の探索を行なった。その結果Hel2のユビキチン化基質を複数同定し、これらのうち一つの基質に関してそのユビキチン化がRQCの惹起過程に必須であることを明らかにした。基質のユビキチン化サイトの点変異体を作製しRQCの表現型を解析した結果は、HEL2欠損株と全く同一であった。さらに、試験管内ユビキチン化反応系を新規に構築、解析を行ない、Hel2が直接基質のユビキチン化を行なうことを確認した。またHel2の標的基質のユビキチン化様式に関して解析を行なった。既知の品質管理因子との機能関連性に関しても解析を行ない、Hel2が2つの品質管理機構の初期段階において機能することも確認した。
本研究により、Hel2は翻訳伸長停滞に起因する品質管理機構NGDおよびRQCの双方に必須であること、Hel2による基質のユビキチン化が品質管理機構の惹起段階に強く関与していることを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Gene Center Munich, LMU(ドイツ)
• [Journal Article] Ribosome-associated Asc1/RACK1 is required for endonucleolytic cleavage induced by stalled ribosome at the 3′ end of nonstop mRNA (2016)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Toshifumi Inada
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 282324-282324
  • DOI: 10.1038/srep28234
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Conserved functions of human Pelota in mRNA quality control of nonstop mRNA. (2016)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Erina Yazaki, Kazuhei Kudo and Toshifumi Inada
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590(18) Issue: 18 Pages: 3254-3263
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12366
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] リボソーム異常による疾患とユビキチン化による解消機構 (2016)
  • Author(s): 稲田利文、池内 健
  • Journal Title: 週刊 医学のあゆみ Volume: Vol.256 No.8 Pages: 885-889
• [Journal Article] The tRNA splicing endonuclease complex cleaves the mitochondria-localized CBP1 mRNA. (2015)
  • Author(s): Tsuboi, T., Yamazaki, R., Nobuta, R., Ikecuhi, K., Makino, S., Ohtaki, Y., Suzuki, Y., Yoshihisa, T., Trotta, C., and Inada, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 290 Issue: 26 Pages: 16021-16030
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.634592
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Ubiquitylation of stalled ribosome triggersribosome-mediated quality control system (2016)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Yoshitaka Matsuo, Yasushi Saeki, Keiji Tanaka, Toshifumi Inada
  • Organizer: 第89回 日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] Ubiquitylation of stalled ribosome triggersribosome-mediated quality control system (2016)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Yoshitaka Matsuo, Yasushi Saeki, Keiji Tanaka, Toshifumi Inada
  • Organizer: RNA 2016
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ubiquitylation of stalled ribosome tiggers ribosome quality control systems (2016)
  • Author(s): Ken Ikeuchi
  • Organizer: The 18th Tokyo RNA Club
  • Place of Presentation: 東京大学武田ホール
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 翻訳伸長停滞に起因する品質管理機構の解析 (2015)
  • Author(s): 池内 健、佐藤史弥、松尾芳隆、土屋光、佐伯泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会年会・第88回 日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸国際展示場他
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Ribosome-associated E3 ubiquitin ligase ubiquitylates aberrant stalled ribosome to induce ribosome quality control pathway (2015)
  • Author(s): 池内 健、松尾芳隆、佐藤史弥、佐伯 泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: Pharmaceutical Science Symposium 2015 in Sendai
  • Place of Presentation: 東北大学さくらホール
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ribosome-associated E3 ubiquitin ligase ubiquitylates aberrant stalled ribosome to induce ribosome quality control pathway (2015)
  • Author(s): 池内 健、松尾芳隆、佐藤史弥、佐伯 泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: 新生鎖の生物学 第2回 領域班会議
  • Place of Presentation: 山形県天童市ほほえみの宿滝の湯
  • Year and Date: 2015-11-13
• [Presentation] 翻訳伸長停滞に起因する新生鎖分解機構RQCにおけるリボソームユビキチン化の機能 (2015)
  • Author(s): 池内 健
  • Organizer: 新生鎖の生物学 第2回 若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 山形県山形市たかみや瑠璃倶楽リゾート
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] 翻訳伸長停滞したリボソームに起因する品質管理機構の解析 (2015)
  • Author(s): 池内 健、佐藤史弥、市村淳、松尾芳隆、佐伯泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: 第17回 日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市ホテルライフォート札幌
  • Year and Date: 2015-07-15
  • Invited
• [Presentation] 翻訳伸長停滞に起因する新生鎖分解機構RQCにおけるリボソームユビキチン化の機能 (2015)
  • Author(s): 池内 健
  • Organizer: 「新生鎖の生物学」第1回 若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 八王子セミナーハウス(八王子)
  • Year and Date: 2015-03-08 – 2015-03-10
• [Presentation] 翻訳アレストに共役したリボソーム品質管理機構の解析 (2014)
  • Author(s): 池内 健、佐藤史弥、土屋光、佐伯泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Ribosome-associated E3 ubiquitin ligase ubiquitinates ribosomal proteins as a trigger factor of ribosome quality control systems (2014)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Fumiya Sato, Toshifumi Inada
  • Organizer: Joint Australia and Japan RNA Meeting
  • Place of Presentation: シドニー工科大学(Sydney、オーストラリア)
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-05
• [Presentation] Ribosome-associated E3 ubiquitin ligase ubiquitinates ribosomal proteins as a trigger factor of ribosome quality control system (2014)
  • Author(s): Ken Ikeuchi, Toshifumi Inada
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting “Translational Control”
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory (NY, アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 2014-09-02 – 2014-09-06
• [Presentation] 翻訳アレストに共役した新生鎖分解機構RQCにおけるHel2のユビキチン化活性の機能解析 (2014)
  • Author(s): 池内 健、佐藤史弥、土屋光、佐伯泰、田中啓二、稲田利文
  • Organizer: 第16回 日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち(名古屋)
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-25